在目前我国烟气余热高效利用的技术背景下，本课题以气固两相快速热平衡为理论基础，提出了一种全新的颗粒帘换热器概念以及基于颗粒帘换热单元的空气预热器模型，对换热器内气固两相流动特性与换热特性进行理论研究与数值计算分析，并以实际工程应用为背景提出换热器运用于锅炉尾部烟道受热面的多种设计方案，经过综合分析比较，选出最佳设计方案，并对颗粒帘换热器的颗粒质量流量控制及气固两相均流控制、颗粒收集及传送等关键技术进行研究。首先，总结了国内外气固两相换热机理及研究结果，提出了颗粒帘换热单元的模型，介绍换热单元的基本结构原理以及多个换热单元组成的颗粒帘换热器工作原理以及结构特点，并对其换热特性与现有管壳式换热器进行比较。其次，对颗粒帘换热单元内气固两相流动进行数值模拟工作。分析了基本控制方程、湍流模型、欧拉多相流模型、离散相模型的基础理论，通过文献分析与已有实验数据参考选择出适合本研究的模型方程。根据所选模型计算分析得到换热单元内不同颗粒帘厚度与气体入口速度条件下的颗粒帘下落形状与颗粒轨迹曲线图，并将部分模拟结果与实验数据比较，验证模型的可行性。对颗粒帘换热单元内，垂直穿过水平气流的固体颗粒帘建立微元热平衡方程式，并通过实验数据对该换热模型进行校验。通过该模型得出的计算公式对颗粒帘换热单元工质出口温度特性进行研究，分析各初始参数对颗粒帘换热单元工质出口温度的影响。建立由多级颗粒帘换热单元组成的颗粒帘换热器换热工质温度计算模型，并对各入口初始参数影响颗粒帘换热器换热特性情况进行分析。最后，对应用于锅炉尾部烟气余热回收的颗粒帘换热器提供几种结构布置设计方案，综合比较得出最佳方案，并对不同容量锅炉燃烧同一煤种以及1000t/h锅炉燃烧不同煤种两种情况下的颗粒帘换热器结构特点进行研究，在对换热器结构设计中所需涉及的颗粒帘质量流量控制装置、气固两相均流装置、循环颗粒帘输送装置等关键技术也一一进行初步研究，为今后颗粒帘换热器的更深入细致的研究工作及其工程实践应用奠定了理论基础。